linux下用/proc/stat文件来计算cpu的利用率-c语言实现
proc文件系统介绍
/proc文件系统是一个伪文件系统，它只存在内存当中，而不占用外存空间。它以文件系统的方式为内核与进程提供通信的接口。用户和应用程序可以通过/proc得到系统的信息，并可以改变内核的某些参数。由于系统的信息，如进程，是动态改变的，所以用户或应用程序读取/proc目录中的文件时，proc文件系统是动态从系统内核读出所需信息并提交的。
/proc目录中有一些以数字命名的目录，它们是进程目录。系统中当前运行的每一个进程在/proc下都对应一个以进程号为目录名的目录/proc/pid，它们是读取进程信息的接口。此外，在Linux2.6.0-test6以上的版本中/proc/pid目录中有一个task目录，/proc/pid/task目录中也有一些以该进程所拥有的线程的线程号命名的目录/proc/pid/task/tid，它们是读取线程信息的接口。
/proc/stat文件
- [root@root c_study]# cat /proc/stat
- cpu 15579 99 13680 698457 10939 40 651 0 0
- cpu0 1669 7 1974 338065 1396 5 9 0 0
- cpu1 13910 91 11705 360391 9542 35 641 0 0
- intr 957831 163 8 0 1 1 0 5 0 1 0 0 0 101 0 0 3582 0 37804 3657 22410 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
- ctxt 501479
- btime 1363495431
- processes 40101
- procs_running 1
- procs_blocked 0
- softirq 1396087 0 693403 12972 15932 35928 3 44577 479 592793
- [root@root c_study]#
第一行的数值表示的是CPU总的使用情况，所以我们只要用第一行的数字计算就可以了。下表解析第一行各数值的含义：
参数 解析（单位：jiffies）
(jiffies是内核中的一个全局变量，用来记录自系统启动一来产生的节拍数，在linux中，一个节拍大致可理解为操作系统进程调度的最小时间片，不同linux内核可能值有不同，通常在1ms到10ms之间)
user ( 15579 ) 从系统启动开始累计到当前时刻，处于用户态的运行时间，不包含 nice值为负进程。
nice (99) 从系统启动开始累计到当前时刻，nice值为负的进程所占用的CPU时间
system (13680) 从系统启动开始累计到当前时刻，处于核心态的运行时间
idle (698457) 从系统启动开始累计到当前时刻，除IO等待时间以外的其它等待时间
iowait (10939) 从系统启动开始累计到当前时刻，IO等待时间(since 2.5.41)
irq (40) 从系统启动开始累计到当前时刻，硬中断时间(since 2.6.0-test4)
softirq (651) 从系统启动开始累计到当前时刻，软中断时间(since 2.6.0-test4)
stealstolen(0) which is the time spent in other operating systems when running in a virtualized environment(since 2.6.11)
guest(0) which is the time spent running a virtual CPU for guest operating systems under the control of the Linux kernel(since 2.6.24)
结论：总的cpu时间totalCpuTime = user + nice + system + idle + iowait + irq + softirq + stealstolen +guest
/proc/<pid>/stat文件
该文件包含了某一进程所有的活动的信息，该文件中的所有值都是从系统启动开始累计
到当前时刻。以下通过实例数据来说明该文件中各字段的含义。
[zhengangen@buick ~]# cat /proc/6873/stat
6873 (a.out) R 6723 6873 6723 34819 6873 8388608 77 0 0 0 41958 31 0 0 25 0 3 0 5882654 1409024 56 4294967295 134512640 134513720 3215579040 0 2097798 0 0 0 0 0 0 0 17 0 0 0
说明：以下只解释对我们计算Cpu使用率有用相关参数
参数 解释
pid=6873 进程号
utime=1587 该任务在用户态运行的时间，单位为jiffies
stime=41958 该任务在核心态运行的时间，单位为jiffies
cutime=0 所有已死线程在用户态运行的时间，单位为jiffies
cstime=0 所有已死在核心态运行的时间，单位为jiffies
结论：进程的总Cpu时间processCpuTime = utime + stime + cutime + cstime，该值包括其所有线程的cpu时间。
/proc/<pid>/task/<tid>/stat文件
该文件包含了某一进程所有的活动的信息，该文件中的所有值都是从系统启动开始累计到当前时刻。该文件的内容格式以及各字段的含义同/proc/<pid>/stat文件。
注意，该文件中的tid字段表示的不再是进程号，而是linux中的轻量级进程(lwp)，即我们通常所说的线程。
结论：线程Cpu时间threadCpuTime = utime + stime
总的Cpu使用率计算
计算方法：
1、 采样两个足够短的时间间隔的Cpu快照，分别记作t1,t2，其中t1、t2的结构均为：
(user、nice、system、idle、iowait、irq、softirq、stealstolen、guest)的9元组;
2、 计算总的Cpu时间片totalCpuTime
a) 把第一次的所有cpu使用情况求和，得到s1;
b) 把第二次的所有cpu使用情况求和，得到s2;
c) s2 - s1得到这个时间间隔内的所有时间片，即totalCpuTime = j2 - j1 ;
3、计算空闲时间idle
idle对应第四列的数据，用第二次的idle - 第一次的idle即可
idle=第二次的idle - 第一次的idle
4、计算cpu使用率
pcpu =100* (total-idle)/total
5、同理可以用同样的方法求出其他进程和线程所占cpu资源
源码
- #include<stdio.h>
- #include<stdlib.h>
- #include<string.h>
- #define __DEBUG__ 1
- #define CK_TIME 1
- int main(int argc ,char *argv[])
- {
- FILE *fp;
- char buf[128];
- char cpu[5];
- long int user,nice,sys,idle,iowait,irq,softirq;
- long int all1,all2,idle1,idle2;
- float usage;
- while(1)
- {
- fp = fopen("/proc/stat","r");
- if(fp == NULL)
- {
- perror("fopen:");
- exit (0);
- }
- fgets(buf,sizeof(buf),fp);
- #if __DEBUG__
- printf("buf=%s",buf);
- #endif
- sscanf(buf,"%s%d%d%d%d%d%d%d",cpu,&user,&nice,&sys,&idle,&iowait,&irq,&softirq);
- /*
- #if __DEBUG__
- printf("%s,%d,%d,%d,%d,%d,%d,%d\n",cpu,user,nice,sys,idle,iowait,irq,softirq);
- #endif
- */
- all1 = user+nice+sys+idle+iowait+irq+softirq;
- idle1 = idle;
- rewind(fp);
- /*第二次取数据*/
- sleep(CK_TIME);
- memset(buf,0,sizeof(buf));
- cpu[0] = '\0';
- user=nice=sys=idle=iowait=irq=softirq=0;
- fgets(buf,sizeof(buf),fp);
- #if __DEBUG__
- printf("buf=%s",buf);
- #endif
- sscanf(buf,"%s%d%d%d%d%d%d%d",cpu,&user,&nice,&sys,&idle,&iowait,&irq,&softirq);
- /*
- #if __DEBUG__
- printf("%s,%d,%d,%d,%d,%d,%d,%d\n",cpu,user,nice,sys,idle,iowait,irq,softirq);
- #endif
- */
- all2 = user+nice+sys+idle+iowait+irq+softirq;
- idle2 = idle;
- usage = (float)(all2-all1-(idle2-idle1)) / (all2-all1)*100 ;
- printf("all=%d\n",all2-all1);
- printf("ilde=%d\n",all2-all1-(idle2-idle1));
- printf("cpu use = %.2f\%\n",usage);
- printf("=======================\n");
- fclose(fp);
- }
- return 1;
- }
gcc编译
- gcc -o cpu_use -g cpu_use.c
运行
- buf=cpu 15824 100 13772 879622 11014 40 720 0 0
- buf=cpu 15837 100 13790 879731 11014 40 720 0 0
- all=140
- ilde=31
- cpu use = 22.14%
- =======================
- buf=cpu 15837 100 13790 879731 11014 40 720 0 0
- buf=cpu 15857 100 13824 879786 11014 40 721 0 0
- all=110
- ilde=55
- cpu use = 50.00%
- =======================
- buf=cpu 15857 100 13824 879786 11014 40 721 0 0
- buf=cpu 15877 100 13856 879842 11014 41 721 0 0
- all=109
- ilde=53
- cpu use = 48.62%
- =======================
- buf=cpu 15877 100 13857 879842 11014 41 721 0 0
- buf=cpu 15897 100 13889 879901 11014 41 722 0 0
- all=112
- ilde=53
- cpu use = 47.32%
- =======================
转自：https://blog.csdn.net/stormbjm/article/details/19202849
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